關(guān)于數(shù)據(jù)可視化技術(shù)支撐國網(wǎng)公司泛在物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的研究與應(yīng)用

石金平 萬向 茍藝

摘? ?要：數(shù)據(jù)的采集、提取和理解是人類感知和認識世界的基本途徑之一，數(shù)據(jù)可視化為人類洞察數(shù)據(jù)內(nèi)涵、理解數(shù)據(jù)蘊藏規(guī)律提供了重要的手段。數(shù)據(jù)可視化的作用在于視物致知，即從看見物體到獲取知識。2019年國家電網(wǎng)公司兩會提出打造“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”，并將其視作與“堅強智能電網(wǎng)”相提并論的第二張網(wǎng)，兩者相互融合，共同構(gòu)成能源流、業(yè)務(wù)流、數(shù)據(jù)流“三流合一”的能源互聯(lián)網(wǎng)。數(shù)據(jù)作為生產(chǎn)資料，數(shù)據(jù)可視化技術(shù)作為生產(chǎn)工具，以數(shù)據(jù)可視化技術(shù)驅(qū)動業(yè)務(wù)創(chuàng)新，是建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的重要途徑及方法。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)可視化? 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)? 數(shù)據(jù)流? 業(yè)務(wù)創(chuàng)新

中圖分類號：TM76? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）09（c）-0137-04

數(shù)據(jù)可視化的研究由來已久，但作為一個獨立的技術(shù)領(lǐng)域，發(fā)軔于1987年美國國家科學基金會“圖形、圖像處理和工作站”討論組發(fā)布的一篇里程碑式的報告-《科學計算中的可視化》，這個報告明確提出了將可視化發(fā)展成為一個科學領(lǐng)域。可視化借助于人眼快速的視覺感知和人腦的智能認知能力，可以起到清晰有效的傳達、溝通并輔助數(shù)據(jù)分析的作用?，F(xiàn)代的數(shù)據(jù)可視化技術(shù)綜合運用計算機圖形學、圖形處理、人機交互等技術(shù)，將采集或模擬的數(shù)據(jù)變換為可識別的圖形符號、圖像、視頻或動畫，并以此呈現(xiàn)對用戶有價值的信息。用戶通過對可視化的感知，使用可視化交互工具進行數(shù)據(jù)分析，獲取知識，并進一步提升智慧。

1? 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)概念

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)（SG-eIoT [SG-eIoT是“State Grid e Internet of Things”的縮寫]）是覆蓋能源電力“云、網(wǎng)、端”，與智能電網(wǎng)“同生共存”的公司“第二張網(wǎng)”，是新時代國家電網(wǎng)信息化發(fā)展的新戰(zhàn)略。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是實時連接能源生產(chǎn)、傳輸、消費各環(huán)節(jié)設(shè)備、客戶、數(shù)據(jù)，全面承載電網(wǎng)運營、企業(yè)運營、客戶服務(wù)、新型業(yè)態(tài)等全業(yè)務(wù)的新一代信息通信系統(tǒng)，具有終端泛在接入、平臺開放共享、計算云霧協(xié)同、數(shù)據(jù)驅(qū)動業(yè)務(wù)、應(yīng)用隨需定制等特征，與智能電網(wǎng)深度融合，共同構(gòu)成能源互聯(lián)網(wǎng)。

2? 數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的優(yōu)勢

數(shù)據(jù)可視化在數(shù)據(jù)科學中的重要地位主要表現(xiàn)在以下三個方面。

2.1 視覺是人類獲得信息的最主要途徑

據(jù)研究，超過50%的人腦功能用于視覺信息的處理，視覺信息處理是人腦的最主要功能之一。眼睛是感知信息能力最強的人體器官之一。人眼是一個高帶寬的巨量視覺信號并行處理器，最高帶寬可達到2.3GB/s，具有很強的模式識別能力，對可視符號的感知速度比對數(shù)字或文本快多個數(shù)量級，例如，在一大堆灰色物體中能瞬間注意到紅色的物體。

2.2 相對于統(tǒng)計分析，數(shù)據(jù)可視化具有主要優(yōu)勢

數(shù)據(jù)可視化處理可以洞察統(tǒng)計分析無法發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)和細節(jié)。從統(tǒng)計學的角度很難看出表1的區(qū)別，但可視化后（見圖2）很容易找打它們的區(qū)別。

2.3 可視化能夠幫助人們提高理解與處理數(shù)據(jù)的效率

三國時期的趙爽對《周髀算經(jīng)》內(nèi)的勾股定理作出了詳細注釋，記錄于《九章算術(shù)》中“勾股各自乘，并而開方除之，即弦”，趙爽創(chuàng)制了一幅“勾股圓方圖”，用圖形與數(shù)據(jù)結(jié)合的方法，給出了勾股定理的詳細證明。

3? 電網(wǎng)企業(yè)數(shù)據(jù)可視化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

電網(wǎng)企業(yè)的主營業(yè)務(wù)主要包括電網(wǎng)運行維護、電力客戶服務(wù)、人財物核心資源運營管理等，相應(yīng)的電網(wǎng)企業(yè)大數(shù)據(jù)可以分為電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)、電力客戶數(shù)據(jù)、電網(wǎng)企業(yè)管理數(shù)據(jù)三類。目前電網(wǎng)企業(yè)數(shù)據(jù)可視化技術(shù)應(yīng)用方向主要包含三部分：監(jiān)測過程的數(shù)據(jù)可視化、分析過程的可視分析、成果展示的信息可視化應(yīng)用。

3.1 監(jiān)測過程的數(shù)據(jù)可視化

在監(jiān)測環(huán)節(jié)的可視化技術(shù)應(yīng)用用戶為監(jiān)測人員，有能力并傾向于發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)、了解數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢。因此，在這一環(huán)節(jié)，可視化技術(shù)應(yīng)用表現(xiàn)在提供一種動態(tài)、高效、圖形化的數(shù)據(jù)關(guān)系展示。構(gòu)建基于數(shù)據(jù)可視化的系統(tǒng)化監(jiān)測場景將有利于實現(xiàn)監(jiān)測工作目標。

3.2 分析過程的可視分析

數(shù)據(jù)可視化分析一般通過可視化技術(shù)提供分析模型與工具，運用人類具備的、機器并不擅長的認知能力，即充分利用計算機系統(tǒng)和人各自的優(yōu)勢，實現(xiàn)基于人機交互的分析過程。

3.3 成果展示的信息可視化應(yīng)用

成果展示一般以大屏為載體，圍繞公司全面履行政治責任、經(jīng)濟責任、社會責任的擔當作為和創(chuàng)新實踐，內(nèi)容應(yīng)涵蓋公司的經(jīng)營業(yè)績、管理成效、發(fā)展成果和責任實踐等，全面覆蓋公司運營管理過程的企業(yè)價值體系。

4? 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)背景下的數(shù)據(jù)可視化技術(shù)應(yīng)用

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的大背景下，數(shù)據(jù)被作為生產(chǎn)原料，數(shù)據(jù)可視化將在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)化方面發(fā)揮重大作用。從業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化方面看，電網(wǎng)生產(chǎn)經(jīng)營活動中所有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)（包含上游的電廠數(shù)據(jù)及下游的用電客戶、金融客戶信息等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)）逐步實現(xiàn)泛在電力物聯(lián)，在提升業(yè)務(wù)價值的過程中實現(xiàn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的逐步滲透。從數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)化方面看，可實現(xiàn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的另一個趨勢—數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)化，通過對泛在的各類能源、系統(tǒng)、環(huán)境，甚至生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的獲取，提取出業(yè)務(wù)創(chuàng)新所需的信息。

4.1 智能監(jiān)測

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，將實現(xiàn)更多設(shè)備的連接。數(shù)據(jù)可視化技術(shù)結(jié)合人工智能、機器學習等技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的狀態(tài)運行監(jiān)測、自動巡線等業(yè)務(wù)。

4.2 即席分析（業(yè)務(wù)中臺建設(shè)）-平臺層

國家電網(wǎng)公司互聯(lián)網(wǎng)部提出以用戶為中心、以業(yè)務(wù)為向?qū)?、沉淀共性?shù)據(jù)服務(wù)能力，打造“數(shù)據(jù)可見、組件成熟、體系規(guī)范”的數(shù)據(jù)中臺戰(zhàn)略，提供數(shù)據(jù)分析和共享服務(wù)，提升公司智慧運營和新業(yè)務(wù)創(chuàng)新能力，全面支撐“三型兩網(wǎng)、世界一流”的戰(zhàn)略目標落地。

4.3 綜合展示

隨著數(shù)據(jù)可視化實踐的深入，可視化技術(shù)得到了巨大的發(fā)展。GIS地圖、虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、全息展示等可視化技術(shù)從熒幕中走到了現(xiàn)實，其豐富多變的展現(xiàn)形式和真實的色彩感受給人全新的視覺體驗，信息的傳達與獲取更加高效。

5? 數(shù)據(jù)可視化工具支撐

總的來說，為了能夠支持未來泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，一款好的數(shù)據(jù)可視化產(chǎn)品需要在數(shù)據(jù)處理、畫面展現(xiàn)、多載體、工程化實施運維、平臺柔性擴展等5個方面有較好的能力。

5.1 數(shù)據(jù)處理能力

作為企業(yè)級應(yīng)用的數(shù)據(jù)可視化工具產(chǎn)品，首先應(yīng)支持可接入常見數(shù)據(jù)來源，從數(shù)據(jù)庫到文件，再到大數(shù)據(jù)平臺和一些標準常見API和協(xié)議，還可接入互聯(lián)網(wǎng)及媒體數(shù)據(jù);其次應(yīng)具備良好的數(shù)據(jù)存儲計算能力，對這些數(shù)據(jù)源來的數(shù)據(jù)進行靈活地加工處理，支撐靈活的探索式分析，下鉆、過濾，支持聚類/回歸等算法、模型構(gòu)建，預(yù)測分析、語義分析、智能預(yù)警等大數(shù)據(jù)應(yīng)用。

5.2 探索式數(shù)據(jù)分析能力

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)要求實時連接公司能源生產(chǎn)、傳輸、消費、設(shè)備、客戶各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)量無疑是龐大、海量的，數(shù)據(jù)集也可能是一個沒有規(guī)律或者未知的。匯總統(tǒng)計量和制圖、制表的方法能幫助業(yè)務(wù)人員快速了解數(shù)據(jù)的特點，了解數(shù)據(jù)的典型值、最大值、最小值、上下四分位數(shù)、數(shù)據(jù)的范圍等，還可以確定異常值、變化趨勢、變量之間的關(guān)系等。

5.3 畫面展現(xiàn)能力

畫面可視化設(shè)計與展現(xiàn)能力是產(chǎn)品的核心能力，可視化工具產(chǎn)品具備幾乎無限的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)能力，從場景和布局，到各種展示控件形式，再到配色樣式、動效、交互等等。預(yù)置多種業(yè)務(wù)典型模板、設(shè)計素材、數(shù)據(jù)算法、展示效果，可支持基于模板快速構(gòu)建可視化場景。

5.4 多載體展示能力

可靈活的選擇展示載體，包含大屏、PC端、移動端（PAD、手機端等）及word、PDF等文件形式。對企業(yè)來說播放控制比較重要，現(xiàn)階段展示最多的是大屏，而大屏幕的核心作用是滿足參觀、演示、匯報的需要，大屏幕不能進行復(fù)雜交互，不適合鼠標操作，也不適合現(xiàn)場“耍猴”式的手勢操控，通常使用Pad或觸摸小屏進行大小屏聯(lián)動操控。

5.5 工程化實施運維能力

“快”速實施的工程化能力是數(shù)據(jù)可視化工具產(chǎn)品差異化競爭的重點。用戶的業(yè)務(wù)需求快速變革，只有把用戶數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)信息、展示需求快速變成可視化成果才會最終產(chǎn)生價值。這個“快”，要快到“所見即所得”地即興設(shè)計、探索、查詢數(shù)據(jù)信息變成可視化成果，并隨時可以保存“快照”形成固化的結(jié)果。

5.6 柔性擴展能力

用戶的業(yè)務(wù)系統(tǒng)是快速演變發(fā)展的，對可視化系統(tǒng)的應(yīng)用效果的提升要求也會是越來越高、越來越快的。產(chǎn)品版本發(fā)布再快，也難滿足用戶多樣性需求的，因此平臺的開放性就顯得比較重要了。工具平臺應(yīng)該具備資源擴展、積累能力，可以利用第三方的力量快速集成、擴展平臺功能，滿足用戶多樣性的使用需求。

6? 結(jié)語

隨著數(shù)字經(jīng)濟的發(fā)展，數(shù)據(jù)價值的核心作用深入人心，數(shù)據(jù)可視化技術(shù)作為人們探索數(shù)據(jù)、認知數(shù)據(jù)、獲得知識與智慧的工具必將得到更大發(fā)展。

（1）從視覺呈現(xiàn)到業(yè)務(wù)需求驅(qū)動的可視化：數(shù)據(jù)探索與分析的目的是為業(yè)務(wù)服務(wù)的，可視化的概念也將從“僅分析”轉(zhuǎn)向整個信息供應(yīng)鏈。

（2）把“高級分析”轉(zhuǎn)變?yōu)椤俺胺治觥保和ㄟ^圍繞著數(shù)據(jù)準備、發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)模式和共享調(diào)查結(jié)果來引入預(yù)測性模型和人工智能技術(shù)，將有助于加快洞察的速度。

數(shù)據(jù)驅(qū)使我們連接人員、數(shù)據(jù)和想法，而數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的發(fā)展將使我們從商務(wù)智能池移出，移到數(shù)據(jù)所創(chuàng)造的無窮盡機會海洋之中，實現(xiàn)企業(yè)數(shù)字化的終極目標——智能化。

參考文獻

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